Meetprincipe Normen en toepassingsvoorbeelden van infraroodthermometers
Het gebruik van een infraroodthermometer voor contactloze temperatuurmeting heeft veel voordelen, variërend van kleine of moeilijk bereikbare voorwerpen tot corrosieve chemicaliën en gevoelige oppervlaktematerialen. In dit artikel wordt dit voordeel besproken en wordt het toepassingsbereik van het bepalen van de juiste keuze van een infraroodthermometer uitgelegd. Als gevolg van de beweging van atomen en moleculen zendt elk object elektromagnetische golven uit, en het belangrijkste golflengte- of spectrale bereik voor contactloze temperatuurmeting ligt tussen 0.2 en 2.0 μM. natuurlijke straling binnen dit bereik wordt thermische straling of infraroodstraling genoemd.
Het testinstrument voor temperatuurmeting door de infraroodstraling van het gemeten object wordt volgens de Duitse industriële norm DIN16160 een stralingsthermometer, stralingsthermometer of infraroodthermometer genoemd. Deze namen zijn ook van toepassing op instrumenten die de temperatuur meten met behulp van zichtbare gekleurde stralen die door het gemeten object worden uitgezonden, evenals op instrumenten die de temperatuur afleiden uit de relatieve spectrale stralingsdichtheid.
Voordelen van temperatuurmeting met infraroodthermometers
Er zijn veel voordelen aan contactloze temperatuurmeting door het ontvangen van infraroodstraling van het gemeten object. Op deze manier kunnen zonder problemen temperatuurmetingen worden uitgevoerd voor objecten die moeilijk te bereiken of te verplaatsen zijn, zoals materialen met slechte warmteoverdrachtsprestaties of een zeer kleine warmtecapaciteit. Door de korte responstijd van de infraroodthermometer kan snel een effectieve aanpassing van het circuit worden bereikt. De thermometer heeft geen onderdelen die kunnen verslijten, dus er zijn geen doorlopende kosten zoals bij het gebruik van een thermometer. Vooral bij zeer kleine meetobjecten, zoals bij contactmetingen, zal de thermische geleidbaarheid van het object tot aanzienlijke meetfouten leiden. Het lijdt geen twijfel dat thermometers hier kunnen worden gebruikt, maar ook voor corrosieve chemicaliën of gevoelige oppervlakken, zoals op verf, papier en plastic rails. Door metingen op afstand is het mogelijk om uit de buurt van gevaarlijke gebieden te blijven, waardoor operators niet gevaarlijk zijn.
Principe en constructie van een infraroodthermometer
Focus het infrarood dat wordt ontvangen van het gemeten object op de detector via een lens en een filter. De detector genereert een stroom- of spanningssignaal dat evenredig is met de temperatuur door de stralingsdichtheid van het gemeten object te integreren. In de aangesloten elektrische componenten wordt het temperatuursignaal gelineariseerd, het emissiviteitsgebied gecorrigeerd en omgezet in een standaard uitgangssignaal.
Er zijn in principe twee soorten temperatuurmelders: draagbare temperatuurmelders en vaste temperatuurmelders. Daarom zijn bij het selecteren van een geschikte infraroodtemperatuurdetector voor verschillende meetpunten de volgende kenmerken de belangrijkste:
1. Collimator
De collimator heeft deze functie en het meetblok of punt waarnaar de thermometer verwijst, kan worden gezien. Grote delen van het gemeten object kunnen vaak zonder collimator zijn. Bij het meten van kleine objecten en verre afstanden wordt aanbevolen een vizier te gebruiken in de vorm van een transparante spiegel met een dashboardschaal of laserpunt.
2. Lens
De lens bepaalt het meetpunt van de thermometer. Voor grote objecten is een thermometer met een vaste brandpuntsafstand doorgaans voldoende. Maar wanneer de meetafstand ver van het brandpunt ligt, zal het beeld van de rand van het meetpunt onduidelijk zijn. Om deze reden is het beter om een zoomlens te gebruiken. Binnen het opgegeven zoombereik kan de thermometer de meetafstand aanpassen. De nieuwe thermometer heeft een vervangbare lens met zoom, en de lenzen voor dichtbij en veraf kunnen worden vervangen zonder kalibratie en herinspectie.
3. Sensoren, dwz spectrale ontvangers
Bij het selecteren van de spectrale gevoeligheid moet ook rekening worden gehouden met de spectrale absorptiebanden van waterstof en kooldioxide. Binnen een bepaald golflengtebereik, bekend als het ‘atmosferische venster’, dringen H2 en CO2 bijna door infrarood licht heen. Daarom moet de gevoeligheid van de thermometer voor lichtvariaties binnen dit bereik liggen om de impact van veranderingen in de atmosferische concentratie uit te sluiten. Bij het meten van dunne films of glas moet ook rekening worden gehouden met de materialen die binnen een bepaald golflengtebereik niet gemakkelijk worden gepenetreerd. Om meetfouten veroorzaakt door achtergrondlicht te voorkomen, worden geschikte sensoren gebruikt die alleen de oppervlaktetemperatuur ontvangen. Metalen hebben dit fysieke kenmerk en de emissiviteit neemt toe met de afname van de golflengte. Uit ervaring blijkt dat bij het meten van de temperatuur van metalen doorgaans een kortere meetgolflengte wordt gekozen.
